[廣東]地鐵代表性樁基托換工程技術(shù)詳解57頁(yè)（PPT 圖文并茂）

1、2022/7/22-1-XX地鐵百貨廣場(chǎng)樁基托換工程 2022/7/22-2-樁基托換國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀序號(hào) 項(xiàng) 目代表性工程XX地鐵日本京都地鐵廣州地鐵1 托換樁軸力5850kN 2000 kN18900 kN2托換樁直徑800mm2000mm3最大頂升值0.68mm3.5mm1mm4最大沉降值3.2mm8.5mm3mm 國(guó)內(nèi)外樁基托換工程不乏先例，經(jīng)查詢(xún)國(guó)內(nèi)外相關(guān)期刊雜志、技術(shù)資料和科技情報(bào)檢索，美國(guó)、英國(guó)、維也納、意大利、日本東京和我國(guó)的地鐵、城市隧道建設(shè)都曾遇到樁基托換問(wèn)題，其中較有代表性的有日本京都地鐵車(chē)站和廣州地鐵樁基托換。 2022/7/22-3-工程概況2022/7/22-4-2022

2、/7/22-5-2022/7/22-6-2022/7/22-7-XX地鐵一期工程由于地鐵車(chē)站站位的規(guī)劃要求，區(qū)間隧道線位從華中酒店、百貨廣場(chǎng)、廣深鐵路橋、人民橋等四座建（構(gòu)）筑物下穿過(guò)，需要對(duì)影響樁基進(jìn)行托換。其中，百貨廣場(chǎng)樁基托換最具代表性，托換高層建筑地上22層、地下3層，需要托換樁基6根，被托換樁基最大承重柱軸力1890噸，托換期間最小也超過(guò)8000噸，是目前世界上托換建筑層數(shù)最多、單樁托換荷載最大的工程，是極其復(fù)雜、極具挑戰(zhàn)性的工程，受到國(guó)內(nèi)工程界的極大關(guān)注。 工 程 概 況2022/7/22-8-百貨廣場(chǎng)樁基托換截樁2022/7/22-9-工 程 概 況2022/7/22-10-新樁

3、托換大梁22層百貨大樓千斤頂重疊隧道百貨廣場(chǎng)樁基托換示意圖工 程 概 況2022/7/22-11-2022/7/22-12-2022/7/22-13-2022/7/22-14-2022/7/22-15-2022/7/22-16-2022/7/22-17-2022/7/22-18-柱齒槽+錨筋+預(yù)應(yīng)力梁柱節(jié)點(diǎn)安全、無(wú)滑移XX地鐵一期工程的亮點(diǎn)2022/7/22-19-預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大梁預(yù)應(yīng)力托換梁剛度大、強(qiáng)度高XX地鐵一期工程的亮點(diǎn)2022/7/22-20-托換大梁XX地鐵一期工程的亮點(diǎn)2022/7/22-21-千斤頂設(shè)置安全支墊位移控制精度 為0.1mm托換新樁與托換梁節(jié)點(diǎn)XX地鐵一期工程的

4、亮點(diǎn)2022/7/22-22-2022/7/22-23-按設(shè)計(jì)軸力分20級(jí)頂升而后卸載至40%設(shè)計(jì)軸力，分步截樁托換梁頂升與截樁XX地鐵一期工程的亮點(diǎn)2022/7/22-24-被托換樁XX地鐵一期工程的亮點(diǎn)2022/7/22-25-樁基托換主要設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)難點(diǎn)樁基托換的關(guān)鍵是荷載轉(zhuǎn)換和變形控制，二者構(gòu)成了樁基托換的核心；按照變形控制程度的不同，托換實(shí)施方案可以分為主動(dòng)托換和被動(dòng)托換兩種形式。2022/7/22-26-主動(dòng)托換托換樁切除之前對(duì)新樁和托換結(jié)構(gòu)施加荷載，使需要托換的柱在上頂力的作用下，隨托換大梁一起上升，通過(guò)預(yù)加載消除部分新樁和托換結(jié)構(gòu)的變形，使托換樁和結(jié)構(gòu)的變形可以控制在較小的范

5、圍。因此主動(dòng)托換的變形控制具有主動(dòng)性；主動(dòng)托換適用于托換建筑物托換荷載大、變形控制要求嚴(yán)格，需要通過(guò)主動(dòng)的變形調(diào)節(jié)來(lái)保證變形要求。2022/7/22-27-被動(dòng)托換依靠托換結(jié)構(gòu)自身的截面剛度，在托換結(jié)構(gòu)完成后將托換樁切除，直接將上部荷載通過(guò)托換梁傳遞到新樁，而不采取其它調(diào)節(jié)變形的措施。上部建筑物的沉降由托換結(jié)構(gòu)承受變形的能力決定，變形不具有控制性；被動(dòng)托換適用于托換建筑物托換荷載小、變形控制要求不甚嚴(yán)格。 2022/7/22-28-樁基托換風(fēng)險(xiǎn)控制識(shí)別托換風(fēng)險(xiǎn)因子 托換結(jié)構(gòu)變形控制托換大梁與柱節(jié)點(diǎn)抗滑移托換大梁的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系及徐變影響托換新樁與既有托換樁的近接影響暗挖隧道對(duì)托換結(jié)構(gòu)影響202

6、2/7/22-29-托換方案的確定百貨廣場(chǎng)、樁基托換與暗挖隧道的相互關(guān)系托換柱編號(hào)TZ77TZ59TZ58TZ39TZ38TZ24托換樁直徑(m)1.82.02.02.01.81.8托換梁跨度(m)9.911.711.210.59.310.1隧道與托換新樁距離mm 150500390560200200隧道與底板最小距離mm約1500百貨廣場(chǎng)地下室凈高mm30002022/7/22-30-托換梁設(shè)置位置選擇將托換梁置于地下三層底板上和置于底板下兩個(gè)方案，但因底板下方案在地下洞室內(nèi)操作，施工技術(shù)復(fù)雜、操作難度大而放棄，最終選擇了將托換梁置于地下三層底板上的方案。利用百貨廣場(chǎng)地下三層空間放置托換梁。

7、施工操作方便，監(jiān)測(cè)易操作，新舊結(jié)構(gòu)連接措施易于保證，托換技術(shù)難度相對(duì)減??；但將永久占用部分地下室空間。2022/7/22-31-托換方案的確定考慮托換樁的軸力較大，變形要求高，托換梁受地下室空間限制，如采用被動(dòng)托換將難以控制托換結(jié)構(gòu)及百貨廣場(chǎng)建筑物的變形；因此選擇了主動(dòng)托換方案。2022/7/22-32-托換施工工序的確定施作新樁，（擋水帷幕、成孔、灌注新樁）。施筑托換梁及梁柱節(jié)點(diǎn)（梁內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力）。樁頂與托換梁之間分級(jí)逐步預(yù)加頂力，完成力的轉(zhuǎn)換和樁的初步沉降變形，然后在托換梁與托換新樁之間設(shè)置支架。分級(jí)逐步切除舊樁，控制沉降值，直至舊樁全部切除；此時(shí)需要保留千斤頂頂升的可操作性。暗挖隧道施工

8、的每一循環(huán)中，控制沉降、變形值，直至暗挖隧道施工完成。拆除千斤頂、連接托換梁與新樁間，形成整體結(jié)構(gòu)，完成托換。2022/7/22-33-樁基托換變形控制確定合理的柱端變形值，保持柱端變形始終控制在允許的頂升量和沉降量范圍之內(nèi)；利用結(jié)構(gòu)受力與變形的關(guān)系，擬定變形警戒值，主動(dòng)調(diào)控托換梁的受力；加強(qiáng)施工監(jiān)控，信息化施工，是托換結(jié)構(gòu)安全可靠的關(guān)鍵。 2022/7/22-34-上部結(jié)構(gòu)變形控制依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范明確規(guī)定了框架柱端沉降差混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范明確規(guī)定了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的允許裂縫寬度和撓度值。鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程明確規(guī)定了高層建筑的水平變形、層間位移、總位移、傾斜值也有。2022/

9、7/22-35-有限元計(jì)算有限元軟件的選用；確定邊界條件；使用荷載的確定（施工期間不計(jì)地震） ，托換梁剛度計(jì)算托換施工和使用工況 48 種荷載組合進(jìn)行計(jì)算。2022/7/22-36-三維有限元計(jì)算模型 2022/7/22-37-托換結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)共同作用時(shí)的變形和內(nèi)力柱端下沉對(duì)本柱和鄰柱軸力影響節(jié)點(diǎn)號(hào)（柱號(hào)）8(3)11(4)16(7)17(8)22(11)23(12)平衡下沉位移值(mm)1.661.712.482.581.742.99下沉后軸力值(KN)9920102601136011950520013160柱端原始軸力(KN)1190012400155001650011500189002

10、022/7/22-38-柱端下沉3mm時(shí)軸力的變化 下沉柱影響柱原始軸力（KN）影響后軸力（KN）3412400133008165001800043119001295078165001690012189002292083119001370071550015700111218900199702022/7/22-39-反頂 1mm 時(shí)柱軸力的變化本柱軸力受影響柱反頂柱反頂前反頂后柱號(hào)反頂前反頂后3119001343041240012020816500157004124001411031190011480715500177008165001638012189001799081650018800311

11、9001078071550014300111150016100121890017700121890021370715500143601111500103002022/7/22-40-其它影響變形的風(fēng)險(xiǎn)因素梁柱節(jié)點(diǎn)滑移；千斤頂拆除時(shí)壓力接觸點(diǎn)的材料局部彈性壓縮變形；托換新樁變形；托換梁予應(yīng)力鋼筋的松弛；托換梁受力鋼筋與混凝土間的粘結(jié)滑移；混凝土徐變；暗挖隧道通過(guò)時(shí)地基變形。 2022/7/22-41-變形控制值的確定根據(jù)托換柱彈性變形的理論值，計(jì)入影響變形的不利因素，并本著從嚴(yán)控制的原則，確定各托換柱下沉3mm作為最大位移控制值；根據(jù)托換柱的豎向移動(dòng)剛度，因此上頂值控制在1mm以?xún)?nèi)。2022/7

12、/22-42-變形控制值下各柱最大控制內(nèi)力柱號(hào)MmaxNmaxQmax1-2平面1-3平面1-2平面1-3平面342894113700-270-4604-55821514110330-46.9729198219800-145-4738281-2891880013014411143094.616100-729-50.112305666199501523232022/7/22-43-托換大梁設(shè)計(jì)托換梁采用尺寸為高2200mm，寬3200mm。計(jì)算采用專(zhuān)用結(jié)構(gòu)計(jì)算。并采用縱橫預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)。采用空間結(jié)構(gòu)分析軟件對(duì)托換柱連接處單獨(dú)分析。2022/7/22-44-托換梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼束布置圖2022/7/22

13、-45- 托換梁橫向預(yù)應(yīng)力鋼束布置圖 2022/7/22-46-托換梁普通鋼筋布置圖2022/7/22-47-新樁與既有建筑物樁基影響托換新樁施工引起地層擾動(dòng)，削弱既有樁基承載力，增大樁基變形；托換新樁施工造成地下水流失，造成樁基沉降2022/7/22-48-重疊隧道施工對(duì)托換新樁的影響 新樁不對(duì)稱(chēng)單側(cè)最大軸力可以達(dá)到1375噸隧道斷面高度大，多次擾動(dòng)土體，引起樁周摩阻力削弱；隧道距離托換新樁及既有樁距離?。?50mm560mm），開(kāi)挖時(shí)將釋放托換樁側(cè)向抗力，使托換樁內(nèi)力多次轉(zhuǎn)換，托換樁側(cè)向變形增大；隧道開(kāi)挖后，由于地下水的流失，造成樁基沉降等 2022/7/22-49-重疊隧道設(shè)計(jì)施工對(duì)策及

14、措施采用短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)，減小土層擾動(dòng)通過(guò)樁基托換段的重疊隧道采用了500mm密排鋼格柵，開(kāi)挖進(jìn)尺不大于2m的短進(jìn)尺；采用仰拱及時(shí)封閉、鋼支撐及時(shí)架設(shè)，加強(qiáng)對(duì)托換新樁的側(cè)向約束；采用超前注漿，減小地下水的流失隧道開(kāi)挖前須對(duì)地層進(jìn)行超前注漿堵水，2022/7/22-50-托換梁與新樁節(jié)點(diǎn) 托換梁要滿(mǎn)足500噸級(jí)千斤頂?shù)木植砍袎阂?；千斤頂?yīng)具有自鎖裝置；托換施工過(guò)程節(jié)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置安全支墊，實(shí)現(xiàn)千斤頂?shù)木S修、拆除等；托換千斤頂頂升、安全支墊的升降均要滿(mǎn)足0.1mm的位移控制精度。托換梁內(nèi)預(yù)留了連接新樁的鋼筋，澆筑混凝土，形成固接。 2022/7/22-51-托換梁與柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 新舊混凝土之間的企口咬合力

15、及抗剪銷(xiāo)拴所組成托換柱梁間新舊混凝土摩阻力結(jié)點(diǎn)抗剪力理論計(jì)算主要按企口、預(yù)應(yīng)力提供摩阻抗力、銷(xiāo)栓筋三部分進(jìn)行。圖1.4-15梁柱企口構(gòu)造2022/7/22-52-科 研 驗(yàn) 證 科研理論分析研究科研模型試驗(yàn)研究 分別進(jìn)行了室內(nèi)1/4模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)1/4、1/2模型試驗(yàn)，科研模型試驗(yàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)抗滑移能力、托換施工工序進(jìn)行了進(jìn)一步的驗(yàn)證 。2022/7/22-53-室內(nèi)1/4模型試驗(yàn)結(jié)論室內(nèi)1/4模型試驗(yàn)表明托換梁柱節(jié)點(diǎn)采用企口、植筋及施加預(yù)應(yīng)力的綜合處理措施，滿(mǎn)足樁基托換受力要求，并具有較大的安全系數(shù)。2022/7/22-54-現(xiàn)場(chǎng)1/4及1/2模型試驗(yàn)結(jié)論1/2梁柱接頭與1/4梁柱接頭抗剪試驗(yàn)的結(jié)果吻合，表明采用企口+錨筋+預(yù)應(yīng)力的接頭方案，接頭初始滑移安全系數(shù)1.8；試驗(yàn)結(jié)果表明，在彎剪的共同作用下接頭初始滑移安全系數(shù)為1.8；預(yù)應(yīng)力托換大梁的開(kāi)裂安全系數(shù)為1.5；托換大梁兩端千斤頂與大梁接觸處梁體的局部受頂升荷載帶來(lái)的超壓也是安全的。2022/7/22-55-信息化設(shè)計(jì)與施工要求信息化設(shè)計(jì)與施工的監(jiān)控量測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)信息化設(shè)計(jì)與施工的監(jiān)控量測(cè)控制項(xiàng)目被托換柱及相鄰柱監(jiān)測(cè)托換建筑物梁板應(yīng)力監(jiān)測(cè)建筑物沉降和建筑物傾斜監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試2022/7/22-56-樁基托換取得的